CN105929741B - 一种零待机功耗无线报警按键设备 - Google Patents

一种零待机功耗无线报警按键设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种零待机功耗无线报警按键设备，涉及安防报警技术。本发明包括电源（000）和天线（600）；设置有电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）、单片机模块（300）和无线发射模块（400）；电源（000）和电源控制块（100）连接，无线发射模块（400）和天线（500）连接；电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）和无线收发模块（400）分别与单片机模块（300）连接。本发明除了低功耗以外，通过按键、MOS管、三极管及单片机的结合，使得按键按下之后，电路能供电并正常工作，完成无线信号的发射之后，单片机自动关闭系统的供电，实现零待机功耗的功能。

Description

一种零待机功耗无线报警按键设备
技术领域
本发明涉及安防报警技术，尤其涉及一种零待机功耗无线报警按键设备。
背景技术
随着现代社会的发展，人民生活水平的不断提高，更好地保护家庭、集体及社会财产安全已经成为社会发展的重要任务之一。在普通的安防监控系统的基础上，如果能通过无线按键实现远距离报警，将大大地缩短在紧急情况下报警所需要的时间。要求不紧紧支持远距离无线报警，而且可以实现零待机功耗。当无线报警按键长时间处于闲置模式时，不会因为长时间没有换电池，导致无法报警的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种零待机功耗无线报警按键设备。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
①通过按键、MOS管、三极管及单片机结合；
②单片机输出使能，控制三极管实现电源输入的控制；
③单片机通过SPI接口与CC1101通信；
④CC1101通过RF收发器把数据通过天线发射出去；
⑤MIC电路采集语音信号；
⑥语音信号通过单片机的AD进行转换；
⑦通过单片机的语音编码处理，实现语音编码及无线传输；
⑧通过433M天线，实现远距离无线报警功能。
具体地说，本发明包括电源和天线；
设置有电源控制模块、MIC采集模块、单片机模块和无线发射模块；
其连接关系是：
电源和电源控制模块连接，无线发射模块和天线连接；
电源控制模块、MIC采集模块和无线收发模块分别与单片机模块连接。
本发明具有下列优点和积极效果：
①除了低功耗以外，通过按键、MOS管、三极管及单片机的结合，使得按键按下之后，电路能供电并正常工作，完成无线信号的发射之后，单片机自动关闭系统的供电，实现零待机功耗的功能；
②MIC电路实现了声音的采集并输入到单片机进行AD转换并进行语音编码，可实现语音信号的无线传输；
③天线及匹配电路能实现433M信号的远距离无线传输。
附图说明
图1是本发明的结构方框图；
图2是电源控制模块的电原理图；
图3是MIC采集模块的电原理图；
图4是单片机模块的电原理图；
图5是无线发射模块的电原理图。
图中：
000—电源；
100—电源控制模块，
101—SW3按键，102—C178电容，103—R33电阻，104—R87电阻，
105—C44电容，106—R41电阻，107—Q17三极管，108—Q10MOS管，
109—R88电阻，110—R89电阻；
200—MIC采集模块，
201—C30电容，202—R83电阻，203—R81电阻，204—C158电容，
205—C6电容，206—R79电阻，207—C159电容，208—Q16三极管，
209—R80电阻，210—C157电容，211—J13MIC接口；
300—单片机模块，
301—R96电阻，302—C180电容，303—SW2按键，304—R69电阻，
305—C146电容，306—C17电容，307—C18电容，308—X2晶振，
309—C147电容，310—C148电容，311—C150电容，312—C149电容，
313—C160电容，314—C161电容，315—U22单片机芯片，
316—R73电阻，317—LED1发光二极管，318—R91电阻，319—R72电阻；
400—无线发射模块，
401—C163电容，402—X3晶振，403—C162电容，404—C164电容，
405—C165电容，406—C166电容，407—U25无线编解码芯片，
408—R85电阻，409—C176电容，410—C175电容，411—C174电容，
412—C173电容，413—C169电容，414—L14电感，415—C167电容，
416—L12电感，417—C168电容，418—L13电感，419—L15电感，
420—C170电容，421—C171电容，422—C172电容，423—J16天线接口；
500—天线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
1、总体
如图1，本发明包括电源000和天线500；
设置有电源控制模块100、MIC采集模块200、单片机模块300和无线发射模块400；
其连接关系是：
电源000和电源控制模块100连接，无线发射模块400和天线500连接；
电源控制模块100、MIC采集模块200和无线收发模块400分别与单片机模块300连接。
其工作原理是：
电源000输入12V到电源控制模块100，电源控制模块100供电给单片机模块300，单片机模块300通过输出PWR_ON信号从而控制电源控制模块100是否给单片机供电，当完成无线信号发射工作时，PWR_ON信号输出低电平，电源控制模块100关闭供电，实现了零待机功耗。MIC采集模块200输出MIC_AD模拟信号给单片机模块300的AD转换接口，单片机模块300再进行语音的编解码，通过无线发射模块400及天线500，实现了普通控制信号及语音信号的无线发射。
2、功能块
1）电源控制模块100
如图2，电源控制模块100是一种由SW3按键101和Q10MOS管108构成的开关电路，包括SW3按键101、C178电容102、R33电阻103、R87电阻104、C44电容105、R41电阻106、Q17三极管107、Q10MOS管108、R88电阻109和R89电阻110。
其连接关系是：
SW3按键101一端连接到Q10MOS管108的D极，另一端连接到Q10MOS管108的S极，在SW3按键101的两端之间加上C178电容102，在Q10MOS管108的D极和S极之间接上R33电阻103，PWR_ON信号之后串接R87电阻104, R87电阻104另一端接到Q17三极管107的B极，Q17三极管107的C极与Q10MOS管108的G极相连，Q17三极管107的发射极接到地，Q17三极管107的B极与E极之间并接C44电容105，R41电阻106，Q10MOS管108的S极接R88电阻109及R89电阻110到地，在两个电阻中间分压引出信号PWR_DETECT。
其工作原理是：
启动的瞬间通过按下SW3按键101给单片机模块300供电，单片机模块300供电并工作起来以后，会输出高电平给PWR_ON网络，此时Q17三极管107导通，Q10MOS管108导通，此时松开SW3按键101，系统也能正常供电；单片机模块300完成工作会给PWR_ON低电平，设备停止供电，实现了零待机功耗的功能。
2）MIC采集模块200
如图3，MIC采集模块200是由Q16三极管208组成的MIC偏置电路，其由C30电容201、R83电阻202、R81电阻203、C158电容204、C6电容205、R79电阻206、C159电容207、Q16三极管208、R80电阻209、C157电容210和J13MIC接口211组成；
其连接关系是：
J13MIC接口211的正极接到R83电阻202的一端，R83电阻202另外一端接到MIC_33电源上，J13MIC接口211的负极接到地，J13MIC接口211的正极和负极之间接上C6电容205，J13MIC接口211的正极串接C158电容204，C158电容204另外一端接到Q16三极管208的B极，Q16三极管208的B极接R79电206及R81电阻203到电源MIC_33，Q16三极管208的C极接到R79电206及R81电阻203之间，Q16三极管208的E极接R80电阻209， C157电容210到地，Q16三极管208的C极接到C157电容210，C157电容210另一端引出信号MIC_AD。
其工作原理是：
J13MIC接口211通过R79电阻206、R81电阻203、R83电阻202、和Q16三极管208等组成偏置电路，把采集到的声音信号转换为模拟信号MIC_AD，再连接到单片机模块300的AD转换接口，进行数据的转换及压缩编码，实现语音信号的传输。
3）单片机模块300
如图4，单片机模块300是 一种由U22单片机芯片315组成的单片机最小单元，包括R96电阻301、C180电容302、SW2按键303、R69电阻304、C146电容305、C17电容306、C18电容307、X2晶振308、C147电容309、C148电容310、C150电容311、 C149电容312、C160电容313、C161电容314、U22单片机芯片315、R73电阻316、LED1发光二极管317、R91电阻318和R72电阻319；
其连接关系是：
U22单片机芯片315的5脚和6脚连接X2晶振308，X2晶振308两端分别接C17电容306和C18电容307到地；U22单片机芯片315的4脚接R72电阻319，U22单片机芯片29脚接R96电阻301，R96电阻301另一端接到VCC3.3VD，R96电阻301另一端接SW2按键303，SW2按键303另一端接到地；U22单片机芯片7脚接到R69电阻304，R69电阻304另一端接到VCC3.3VD；U22单片机芯片7脚同时接到C146电容305，C146电容305另一端接地；U22单片机芯片315的24脚、36脚、48脚都接到VCC3.3VD，U22单片机芯片315的24脚接C147电容309到地；U22单片机芯片315的36脚接C148电容310到地；U22单片机芯片315的48脚接C150电容311和C149电容312到地；U22单片机芯片315的20脚接R73电阻316到地；U22单片机芯片315的22脚接LED1发光二极管317、R91电阻318到电源VCC3.3VD；U22单片机芯片315的23脚、35脚、47脚、8脚接到地；
上述的U22单片机芯片315的型号为STM32F103C8。
其工作原理是：
U22单片机芯片315下载软件代码，可以配置各个IO接口，通过SPI接口配置无线发射模块400，通过控制PWR_ON决定系统的工作时间，通过控制其它的IO接口保证系统能正常工作。
4）无线发射模块400
如图5，无线发射模块400是一种由U25无线编解码芯片407组成的无线发射单元，其包括C163电容401、X3晶振402、C162电容403、C164电容404、C165电容405、C166电容406、U25无线编解码芯片407、R85电阻408、C176电容409、C175电容410、C174电容411、C173电容412、C169电容413、L14电感414、C167电容415、L12电感416、C168电容417、L13电感418、L15电感419、C170电容420、C171电容421、C172电容422、J16天线接口423；
其连接关系是：
U25无线编解码芯片407的8脚、10脚分别接X3晶振402的3脚、1脚；X3晶振402的3脚、1脚分别接C162电容403、C163电容401到地；U25无线编解码芯片407的12脚、13脚分别接C169电容413、L14电感414、C167电容415、L12电感416、C168电容417组成平衡转换电路；C167电容415另一端接L13电感418；L15电感419；C170电容420；C171电容421组成LC滤波电路；L15电感419另一端接C172电容422；C172电容422另一端接J16天线接口423；
上述的U25无线编解码芯片407的型号为CC1101。
其工作原理是：
U25无线编解码芯片407通过与单片机模块300之间通信，完成U25无线编解码芯片407内部的配置，并与后端的平衡电路、LC滤波电路及天线构成了无线信号的发射系统，调整了匹配电路的参数，可实现远距离433M无线传输的功能。
5）天线500
天线500模块主要负责把电信号转换为无线电磁波信号发射到空中。

Claims (1)

1.一种零待机功耗无线报警按键设备，包括电源(000)和天线(600)；
设置有电源控制模块(100)、MIC采集模块(200)、单片机模块(300)和无线发射模块(400)；
其连接关系是：
电源(000)和电源控制模块(100)连接，无线发射模块(400)和天线(500)连接；
电源控制模块(100)、MIC采集模块(200)和无线收发模块(400)分别与单片机模块(300)连接；
其特征在于：
所述的电源控制模块(100)是一种由SW3按键(101)和Q10MOS管(108)构成的开关电路，包括SW3按键(101)、C178电容(102)、R33电阻(103)、R87电阻(104)、C44电容(105)、R41电阻(106)、Q17三极管(107)、Q10MOS管(108)、R88电阻(109)和R89电阻(110)；其连接关系是：SW3按键(101)一端连接到Q10MOS管(108)的D极，另一端连接到Q10MOS管(108)的S极，在SW3按键(101)的两端之间加上C178电容(102)，在Q10MOS管(108)的D极和S极之间接上R33电阻(103)，PWR_ON信号之后串接R87电阻(104),R87电阻(104)另一端接到Q17三极管(107)的B极，Q17三极管(107)的C极与Q10MOS管(108)的G极相连，Q17三极管(107)的发射极接到地，Q17三极管(107)的B极与E极之间并接C44电容(105)，R41电阻(106)，Q10MOS管(108)的S极接R88电阻(109)及R89电阻(110)到地，在两个电阻中间分压引出信号PWR_DETECT；
所述的MIC采集模块(200)是由Q16三极管(208)组成的MIC偏置电路，由C30电容(201)、R83电阻(202)、R81电阻(203)、C158电容(204)、C6电容(205)、R79电阻(206)、C159电容(207)、Q16三极管(208)、R80电阻(209)、C157电容(210)和J13MIC接口(211)组成；其连接关系是：J13MIC接口(211)的正极接到R83电阻(202)的一端，R83电阻(202)另外一端接到MIC_33电源上，J13MIC接口211的负极接到地，J13MIC接口(211)的正极和负极之间接上C6电容(205)，J13MIC接口211的正极串接C158电容(204)，C158电容(204)另外一端接到Q16三极管(208)的B极，Q16三极管(208)的B极接R79电阻(206)及R81电阻(203)到电源MIC_33，Q16三极管(208)的C极接到R79电阻(206)及R81电阻(203)之间，Q16三极管(208)的E极接R80电阻(209)，C157电容(210)到地，Q16三极管(208)的C极接到C157电容(210)，C157电容(210)另一端引出信号MIC_AD；
所述的电源控制模块(300)是一种由U22单片机芯片(315)组成的单片机最小单元，包括R96电阻(301)、C180电容(302)、SW2按键(303)、R69电阻(304)、C146电容(305)、C17电容(306)、C18电容(307)、X2晶振(308)、C147电容(309)、C148电容(310)、C150电容(311)、C149电容(312)、C160电容(313)、C161电容(314)、U22单片机芯片(315)、R73电阻(316)、LED1发光二极管(317)、R91电阻(318)和R72电阻(319)；其连接关系是：U22单片机芯片(315)的5脚和6脚连接X2晶振(308)，X2晶振(308)两端分别接C17电容(306)和C18电容(307)到地；U22单片机芯片(315)的4脚接R72电阻(319)，U22单片机芯片29脚接R96电阻(301)，R96电阻(301)另一端接到VCC3.3VD，R96电阻(301)另一端接SW2按键(303)，SW2按键(303)另一端接到地；U22单片机芯片7脚接到R69电阻(304)，R69电阻(304)另一端接到VCC3.3VD；U22单片机芯片7脚同时接到C146电容(305)，C146电容(305)另一端接地；U22单片机芯片(315)的24脚、36脚、48脚都接到VCC3.3VD，U22单片机芯片(315)的24脚接C147电容(309)到地；U22单片机芯片(315)的36脚接C148电容(310)到地；U22单片机芯片(315)的48脚接C150电容(311)和C149电容(312)到地；U22单片机芯片(315)的20脚接R73电阻(316)到地；U22单片机芯片(315)的22脚接LED1发光二极管(317)、R91电阻(318)到电源VCC3.3VD；U22单片机芯片(315)的23脚、35脚、47脚、8脚接到地；上述的U22单片机芯片(315)的型号为STM32F103C8；
所述的无线收发模块(400)是一种由U25无线编解码芯片(407)组成的无线发射单元，包括C163电容(401)、X3晶振(402)、C162电容(403)、C164电容(404)、C165电容(405)、C166电容(406)、U25无线编解码芯片(407)、R85电阻(408)、C176电容(409)、C175电容(410)、C174电容(411)、C173电容(412)、C169电容(413)、L14电感(414)、C167电容(415)、L12电感(416)、C168电容(417)、L13电感(418)、L15电感(419)、C170电容(420)、C171电容(421)、C172电容(422)、J16天线接口(423)；其连接关系是：U25无线编解码芯片(407)的8脚、10脚分别接X3晶振(402)的3脚、1脚；X3晶振(402)的3脚、1脚分别接C162电容(403)、C163电容(401)到地；U25无线编解码芯片(407)的12脚、13脚分别接C169电容(413)、L14电感(414)、C167电容(415)、L12电感(416)、C168电容(417)组成平衡转换电路；C167电容(415)另一端接L13电感(418)；L15电感(419)；C170电容(420)；C171电容(421)组成LC滤波电路；L15电感(419)另一端接C172电容(422)；C172电容(422)另一端接J16天线接口()423；上述的U25无线编解码芯片(407)的型号为CC1101。
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